表面処理・分析/接着分析をしっかり学ぶ2日間講座

高機能化、高性能化のための表面処理法の基礎と表面分析法
表面処理の基礎から処理条件検討や分析評価ノウハウまで

１．表面に支配される現代社会
イントロダクションとして様々な製品や技術と表面、海面の関係について整理します。

２．表面と表面処理
表面の定義から、表面処理によってコントロールする表面の要素、表面処理に位置付けなどについて解説します。
　・表面（薄膜）とは？
　・表面・界面の代表的事象
　・表面の要素
　・表面を支配するには
　・表面処理の背景 など

３．表面処理法の分類
多種多様な表面処理法について、その全体像を理解するためにプロセスや用途などによって分類整理しながら解説します。
　・表面処理とは
　・代表的な表面処理
　・表面処理の分類
　・表面処理と目的
　・代表的金属の表面処理
　・金属表面処理の特徴
　・洗浄
　・洗浄処理のポイントと注意点
　・化成処理
　・エッチング など

４．主な表面処理法の基本と特徴
代表的な表面処理法について、その原理、プレセスや特徴から、注意点、得て不得手など適切な表面処理方法の選択を含めながら解説します。
　・UV・オゾン洗浄
　・UV洗浄の例
　・UV処理と酸素量
　・「めっき」とは
　・めっきの種類
　・めっきの特徴
　・代表的めっき工程
　・めっき処理のポイントと注意点
　・プラズマ処理の原理
　・プラズマ処理で発現する機能
　・プラズマ処理と酸素量
　・PVD (物理蒸着:Physical Vapor Deposition)
　・CVD (化学蒸着:Chemical Vapor Deposition)
　・PVD v.s. CVD
　・成膜の主な用途と膜種
　・スパッタリング
　・蒸着
　・その他のプラズマ
　・溶射
　・コロナ処理
　・プラズマ処理とコロナ処理
　・イオン注入
　・グラフト重合 など

５．シランカップリング反応
もっとも広範囲に利用されている表面処理方の一つであるシランカップリング処理について、より詳細に解説します。
　・シランカップリング剤
　・シランカップリング反応
　・代表的な処理方法
　・処理条件 など

６．接着のための表面処理
表面処理の代表的用途である接着を例として、実際にどのような表面処理が行われているか、その効果などについて解説します。
　・機械的処理
　・化学的処理
　・UV処理と剥離強度
　・シランカップリング処理と剥離強度
　・注意点・ポイント など

７．サンプルの取り扱い
　特に慎重な取り扱いが要求され試料の取り扱いにおける注意点、ポイント、ノウハウを解説します。

８．代表的表面分析手法
　表面処理最適化において欠かすことのできない表面分析手法について、個々にその原理、特徴、分析・解析のポイントなどに解説します。
8.1 表面分析の分類 
　多種多様な表面・界面分析手法について、その特徴や用途などによって分類すると共に、手法選択の考え方について解説します。
　・表面分析に用いる主な手法と選び方 
　・表面・微小部の代表的分析手法
　・手法の選択
8.2 X線光電子分光法 (XPS,ESCA)
　・XPSの原理
　・XPSの検出深さ
　・XPSの特徴
　・元素同定
　・化学状態の同定
　・主な用途
　・プラズマ処理 (XPS)
8.3 オージェ電子分光法 (AES)
　・AESの原理
　・AESスペクトル
　・AES測定例
　・主な用途
　・XPSとAESの手法の比較
8.4 X線マイクロアナライザ (EPMA)
　・EPMAの原理
　・元素分布分析 (被着体金属基板の断面)
　・微小領域の元素分析手法
8.5 フーリエ変換赤外分光法(FT-IR)
　・赤外分光法 (IR)の原理
　・FT-IRの長所・短所
　・測定法
　・周辺環境の影響
　・主な吸収帯
　・赤外分光の構造敏感性
　・全反射法 (ATR法)
　・ATR法と検出深さ
　・ATR測定における注意点
　・In-situ FT-IR
8.6 飛行時間型二次イオン質量分析法 (TOF-SIMS)
　・SIMSの概念
　・TOF-SIMS装置の構成
　・TOF-SIMSの概要
　・TOF-MSの原理と特徴
　・TOF-SIMSによる化学構造解析
8.7 SEM
　・SEM像
　・表面形状と組成
　・SEM-EDS組成分析
8.8 走査型プローブ顕微鏡 (SPM)
　・SPMとは
　・主な走査型プローブ顕微鏡
　・形態観察におけるAFMの位置づけ
　・観察例 (処理後表面)
　・プラズマ処理 (SPM)
　・位相イメージング

９．深さ方向分析
表面処理検討において欠かすことのできない深さ方向分析について、注意点、限界とこれを克服する方法について解説します。
　・深さ方向分析の重要性
　・一般的な深さ方向分析
　・デプスプロファイルのワークフロー
　・エッチングにおける注意点
　・デプスプロファイル測定の設定のポイント
　・イオンエッチングダメージ
　・従来法と問題点
　・新しいアプローチ など

１０．解析の実例
　実際の解析例を用いて、表面処理とその解析の実務について解説します。
　　・評価要素と手法
　　・評価要素と手法 (洗浄)
　　・評価要素と手法 (改質)
　　・評価要素と手法 (成膜)
　　・被膜欠陥
　　・SEM観察例 (LCD：ソース電極)
　　・プラスチックレンズの断面TEM写真
　　・UV照射による化学構造の評価
　　・表面構造変化の解析 (XPS)
　　・気相化学修飾法
　　・ポリイミドの表面処理層の深さ方向分析
　　・トラブル解析

１１．まとめと質疑

１．接着に支配される現代社会
接着と現代技術の関係についてイントロダクションとして整理します。

２．接着とは
接着とはそもそもどういうものかについて、粘着との相違も含めて解説します。

３．接着を支配するもの
接着とはどのようにして実現されているのかについて、接着メカニズム、それに関わる物性や現象などについて、接着剤と接着様式も含めながら解説します。
　・接着を生む力
　・接着・剥離を支配するもの
　・接着を支配するには
　・表面が関わるその他の現象
　・接着関与因子と評価法
　・接着剤の種類
　・接着様式 など

４．接着・剥離解析の考え方
接着と一体のものとも言える剥離について、そのパターン、主な原因、対策アプローチについて解説します。
　・接着解析の分類
　・接着分析のパターン
　・接着過程の解析
　・剥離箇所の特定
　・剥離原因の分類 など

５．問題解決アプローチ
剥離に代表される接着における問題解決にどのように取り組むかについて解説します。
　・問題解決のアプローチ
　・剥離の観察
　・剥離状態の解析
　・代表的要因別アプローチ
　・アプローチの例（位置、サイズ）
　・複合要因の分離
　・加速試験 など

６．樹脂／金属の接着
接着の代表的パターンである樹脂と金属の接着について、その接着様式、前処理、不良発生要因について整理しながら解説します。
　・金属/樹脂の接着パターン
　・相互作用・反応の様式例
　・金属基材の前処理
　・接着不良要因 など

７．不良解析
様々な接着における不良解析に対して、対策の考え方も含めてどのようにアプローチするかについて解説します。
　・剥離解析ファーストステップ
　・ファーストステップの観点
　・界面剥離の場合
　・界面剥離の場合
　・層内剥離の場合
　・接着不良の場合
　・不良対策 など

８．メカニズム解明
複雑かつ現実的には分かっていないことの方が多い接着剥離のメカニズムをどう取られるかについて解説します。

９．ケーススタディー
代表的な事例として前処理、その中でもシランカップリング処理を中心にケーススタディとしてその解析アプローチについて解説します。
　9.1 前処理による接着強度の変化
　9.2 シランカップリング反応
　　・代表的な処理方法
　　・より複雑なシランカップリング処理
　　・処理条件
　　・条件と構造の多様性の例
　　・基材表面の解析
　　・反応の一般論
　　・加水分解と自己縮合
　　・複雑性の一例
　　・フィラー処理 など
　9.3 視るべきポイント：シランカップリング反応
　9.4 解析の難しさと障害：シランカップリング反応
　9.5 シランカップリング反応の解析とは言うけれど
　　・反応解析のポイント
　　・反応率解析
　9.6 シランカップリング基材表面の解析法

１０．今後の注目領域
日々進歩する接着の世界における、今求められていること、今後求められることについて紹介します。

１１．代表的分析手法の使用例
接着、剥離解析において用いられる代表的な分析手法について解説します。
　11.1 X線光電子分光法による組成官能基評価（XPS,ESCA）
　11.2 オージェ電子分光法による界面評価
　11.3 EPMAによる表面処理の評価
　11.4 TOF-SIMSによる表面化学構造評価
　11.5 FT-IRによる硬化挙動の解析
　11.6 SEM、TEMによる表面・界面の観察
　11.7 走査型プローブ顕微鏡による評価
　11.8 µ-TAによる評価
　11.9 接着（剥離）強度評価

１２．接着界面の分析
特に接着や剥離解析で重要となる界面分析について、様々な分析方法、その限界とこれを超えるアプローチについて解説します。
　・接着における界面の重要性
　・界面の形成、分類
　・界面における課題
　・界面分析のフェーズ
　・イオンエッチング法
　・XPSによる深さ方向分析 (角度変化法)
　・角度変化ATR法
　・新しいアプローチ など

１３．解析の実例
接着、剥離解析について、実例を用いながらどのように可視化かしていくかについて解説します。
　13.1 In-situ測定
　　・システム例 (FT-IR)
　　・FT-IR (時間分解測定)
　　・粘弾性 (レオメーター)
　　・熱分析 (DSC)
　　・硬化時歪みの解析
　13.2 PI/Cu/Si接着界面の解析
　13.3 接着前処理層の深さ方向分析
　13.4 UV表面処理による構造変化の深さ方向解析
　13.5 XPSによる紫外線照射PIの解析
　13.6 気相化学修飾法

１４．まとめと質疑

ジャパン・リサーチ・ラボ 代表 博士（工学） 奥村 治樹 氏

略歴
大手化学メーカー、電器メーカーでの研究開発及びにマネジメント業務に携わる。現在は、ベンチャーから上場企業まで様々な業種の顧問や技術コンサルタントとして、研究開発、製造における課題解決、戦略策定から人事研修などの人材育成などを行っている。また、学会等での招待講演や国プロにおけるキャリア形成プログラムの講師なども行っている。

専門
表面・界面、接着、高分子、ナノ粒子、分析、ハイブリッド材料、人材育成、戦略策定、組織マネジメント等